CHUYÊN ĐỀ TỪ TRƯỜNG – CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ A KIẾN THỨC CƠ BẢN Từ trường 1.1 Định nghĩa, đường sức từ: + Xung quanh nam châm hay dòng điện tồn từ trường + Từ trường dạng vật chất, mà biểu cụ thể xuất lực từ tác dụng lên nam châm hay dòng điện đặt khoảng không gian có từ trường + Tại điểm không gian có từ trường, hướng từ trường hướng Nam - Bắc kim nam châm nhỏ nằm cân điểm + Đường sức từ đường vẽ không gian có từ trường, cho tiếp tuyến điểm có phương trùng với phương từ trường điểm + Các tính chất đường sức từ: - Qua điểm không gian có từ trường vẽ đường sức từ - Các đường sức từ đường cong khép kín vô hạn hai đầu - Chiều đường sức từ tuân theo quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam Bắc) - Quy ước vẽ đường sức từ cho chổ từ trường mạnh đường sức từ mau chổ từ trường yếu đường sức từ thưa 1.2 Lực từ - Cảm ứng từ → + Tại điểm không gian có từ trường xác định véc tơ cảm ứng từ B : - Có hướng trùng với hướng từ trường; F - Có độ lớn , với F độ lớn lực từ tác dụng lên phần tử dòng điện có độ dài l, Il cường độ I, đặt vuông góc với hướng từ trường điểm Đơn vị cảm ứng từ tesla (T) → → → + Lực từ F tác dụng lên phần tử dòng điện I l đặt từ trường đều, cảm ứng từ B : - Có điểm đặt trung điểm l; → → - Có phương vuông góc với l B ; - Có chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái; - Có độ lớn: F = BIlsinα 1.3 Từ trường chạy dây dẫn có hình dạng đặc biệt I + Cảm ứng từ dòng điện thẳng, dài: B = 2.10-7 r NI + Cảm ứng từ tâm khung dây điện tròn: B = 2π.10-7 R + Cảm ứng từ lòng ống dây điện hình trụ dài: B = 2π.10-7nI 1.4 Lực Lo-ren-xơ → Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện tích q chuyển động từ trường B có → → phương vuông góc với v B , có chiều tuân theo quy tác bàn tay trái, có độ lớn: f = |q 0| vBsinα CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 2.1 Từ thông - Cảm ứng điện từ → → + Từ thông qua diện tích S đặt từ trường đều: Φ = BScos( n, B ) Đơn vị từ thông vêbe (Wb): Wb = T.m2 + Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên (C) xuất dòng điện cảm ứng + Dòng điện cảm ứng có chiều cho từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại biến thiên từ thông ban đầu qua (C) Nói riêng, từ thông qua (C) biến thiên chuyển động gây từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại chuyển động nói + Khi khối kim loại chuyển động từ trường đặt từ trường biến thiên khối kim loại xuất dòng điện cảm ứng gọi dòng điện Fu-cô 2.2 Suất điện động cảm ứng + Khi từ thông qua mạch kín (C) biến thiên mạch kín xuất suất điện động cảm ứng tạo dòng điện cảm ứng ∆Φ + Suất điện động cảm ứng có giá trị cho bởi: ec = - N ∆t 2.3 Tự cảm + Khi mạch điện có cường độ dòng điện biến thiên mạch xuất suất điện động ∆i tự cảm: etc = − L ∆t N2 + Hệ số tự cảm ống dây dài: L = 4π.10-7µ S l Đơn vị độ tự cảm henry (H) + Khi cuộn cảm có dòng điện cường độ i chạy qua cuộn cảm tích lũy lượng dạng lượng từ trường B Luyện tập Dạng Từ trường gây dòng điện thẳng * Các công thức: → + Véc tơ cảm ứng từ B dòng điện thẳng gây có: Điểm đặt: điểm ta xét; Phương: vuông góc với mặt phẵng chứa dây dẫn điểm ta xét Chiều: xác định theo qui tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải cho ngón nằm dọc theo dây dẫn theo chiều dòng điện, ngón tay khum lại cho ta chiều đường sức từ; I Độ lớn: B = 2.10-7 r → → → → + Nguyên lý chồng chất từ trường: B = B1 + B2 + + Bn * Phương pháp giải: + Vẽ hình biểu diễn véc tơ cảm ứng từ dòng điện gây điểm ta xét, vẽ véc tơ cảm ứng từ tổng hợp + Tính độ lớn véc tơ cảm ứng từ thành phần + Viết biểu thức (véc tơ) cảm ứng từ tổng hợp + Dùng phép chiếu hệ thức lượng tam giác để chuyển biểu thức véc tơ biểu thức đại số + Giải phương trình để tìm độ lớn cảm ứng từ tổng hợp + Rút kết luận chung (nếu cần) * Các ví dụ: Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 20 cm không khí, có hai dòng điện ngược chiều, có cường độ I1 = 12 A; I2 = 15 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 15 cm cách dây dẫn mang dòng I2 cm Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 10 cm không khí, có hai dòng điện ngược chiều, có cường độ I1 = A; I2 = 12 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I cm cách dây dẫn mang dòng I 15 cm Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 10 cm không khí, có hai dòng điện chiều, có cường độ I1 = A; I2 = 16 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 cm cách dây dẫn mang dòng I2 cm Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 20 cm không khí, có hai dòng điện ngược chiều, có cường độ I1 = I2 = 12 A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách dây dẫn mang dòng I1 16 cm cách dây dẫn mang dòng I2 12 cm Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 20 cm không khí, có hai dòng điện ngược chiều, cường độ I = I2 = A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách hai dây dẫn khoảng 30 cm Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 10 cm không khí, có hai dòng điện chiều, cường độ I1 = I2 = A chạy qua Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách hai dây dẫn khoảng 20 cm Hai dây đẫn thẳng dài vô hạn, đặt song song không khí cách đoạn d = 12 cm có dòng điện chiều I1 = I2 = I = 10 A chạy qua Một điểm M cách hai dây dẫn đoạn x a) Khi x = 10 cm Tính độ lớn cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện chạy hai dây dẫn gây điểm M b) Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại Hai dây đẫn thẳng dài vô hạn, đặt song song không khí cách đoạn d = 2a có dòng điện ngược chiều cường độ I1 = I2 = I chạy qua a) Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M cách hai dây dẫn đoạn x b) Hãy xác định x để độ lớn cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây đạt giá trị cực đại Tính giá trị cực đại Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 15 cm không khí, có hai dòng điện chiều, có cường độ I1 = 10 A, I2 = A chạy qua Xác định điểm M mà cảm ừng từ tổng hợp hai dòng điện gây 10 Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt song song, cách 10 cm không khí, có hai dòng điện ngược chiều, có cường độ I1 = 20A, I2 = 10A chạy qua Xác định điểm N mà cảm ừng từ tổng hợp hai dòng điện gây 11 Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt không khí, trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy Dòng điện qua dây Ox chạy chiều với chiều dương trục tọa độ có cường độ I = A, dòng điện qua dây Oy chạy ngược chiều với chiều dương trục tọa độ có cường độ I = A Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm A có tọa độ x = cm y = -2 cm 12 Hai dây dẫn thẳng, dài, đặt không khí, trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy Dòng điện qua dây Ox chạy ngược chiều với chiều dương trục tọa độ có cường độ I = A, dòng điện qua dây Oy chạy chiều với chiều dương trục tọa độ có cường độ I = A Xác định cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây điểm M có tọa độ x = cm y = cm * Hướng dẫn giải: Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I vào A, dòng I2 → → B dòng điện I1 I2 gây M véc tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: I I B1 = 2.10-7 = 1,6.10-5 T; B2 = 2.10-7 = 6.10-5 T AM BM → → → Cảm ứng từ tổng hợp M B = B1 + B2 → → → → → Vì B1 B2 phương, chiều nên B phương, chiều với B1 B2 có độ lớn B = B1 + B2 = 7,6.10-5 T Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 B dòng điện I I2 gây M → → véc tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: I I B1 = 2.10-7 = 2,4.10-5 T; B2 = 2.10-7 = 1,6.10-5 T AM BM → → → → → Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B1 + B2 Vì B1 B2 phương, → → ngược chiều B1 > B2 nên B phương, chiều với B1 có độ lớn: B = B1 - B2 = 0,8.10-5 T Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 vào B Tam giác AMB vuông M Các dòng điện I I2 gây M véc tơ cảm → → ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: I I B1 = 2.10-7 = 3.10-5 T; B2 = 2.10-7 = 4.10-5 T AM BM → → → Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B + B có phương chiều hình vẽ có độ lớn: B = B12 + B22 = 5.10-5 T Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 B Tam giác AMB vuông M Các → → dòng điện I1 I2 gây M véc tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: I B1 = 2.10-7 = 1,5.10-5 T; AM I B2 = 2.10-7 = 2.10-5 T BM → → → Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B1 + B2 có phương chiều hình vẽ có độ lớn: B = B12 + B22 = 2,5.10-5 T Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I vào A, dòng I2 B Các dòng điện I I2 gây M véc → → tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: I B1 = B2 = 2.10-7 = 6.10-6 T AM → → → Cảm ứng từ tổng hợp M là: B = B1 + B2 có phương chiều hình vẽ có độ lớn: AH B = B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 2B1 AM = 4.10-6 T Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 vào B Các dòng điện I1 I2 gây → → M véc tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, I có độ lớn: B1 = B2 = 2.10-7 = 6.10-6 T AM Cảm ứng từ tổng hợp M là: → → AM − AH = = + có phương chiều hình vẽ có độ lớn: B = 2B cosα = 2B 1 B1 B2 B AM 11,6.10-6 T a) Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I vào A, dòng I2 vào B Các dòng điện I1 I2 gây M véc tơ → → → cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: B = B2 = 2.10-7 I = 2.10-5 T x Cảm ứng từ tổng hợp M là: → → → B = B1 + B2 có phương chiều hình vẽ có độ lớn: B = B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 2B1 d  x −  2 x 2 = 3,2.10-5 T I b) Theo câu a) ta có: B1 = B2 = 2.10-7 ; x d  x −   = 10-7I d ; − 2 x2 4x4 x d2  d2  d2  B đạt cực đại − = 1 −  đạt cực đại; theo bất đẵng thức Côsi d 4x  4x  x 4x I B = 2B1cosα = 2.2.10-7 x d2  d2  d2 d2   − đạt cực đại = d x  x  4x 4x d x= = 8,5 cm Khi Bmax = 3,32.10-5 T a) Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 B Các dòng điện I1 I2 gây M → → véc tơ cảm ứng từ B1 B2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: I B1 = B2 = 2.10-7 x → → → Cảm ứng từ tổng hợp M B = B1 + B2 có phương chiều hình vẽ có độ lớn: I a a B = B1cosα + B2cosα = 2B1cosα = 2.10-7 = 4.10-7 I x x x a b) Đặt MH = y; ta có x = a2 + y2  B = 4.10-7 I ; B đạt cực đại y =  x = a; a + y2 I Bmax = 4.10-7 a Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 vào B Các dòng điện I I2 gây → → M véc tơ cảm ứng từ B1 B2 Để cảm ứng từ tổng hợp M → → → → → → → → B = B1 + B2 =  B1 = - B2 tức B1 B2 phải phương, ngược chiều độ lớn Để thỏa mãn điều kiện M phải nằm đường thẳng nối A, B; nằm đoạn thẳng AB I I2 Với B1 = B2 2.10-7 = 2.10-7 AM AB − AM AB.I1  AM = = 10 cm;  MB = cm I1 + I Vậy điểm M phải nằm đường thẳng cách dây dẫn mang dòng I 10 cm cách dây dẫn mang dòng I2 cm; có điểm xa hai dây dẫn có cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây cảm ứng từ dòng điện gây điểm cách xa 10 Giả sử hai dây dẫn đặt vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, dòng I1 vào A, dòng I2 B Các dòng điện I1 I2 gây → → M véc tơ cảm ứng từ B1 B2 Để cảm ứng từ tổng hợp → → → → → → → → M B = B1 + B2 =  B1 = - B2 tức B1 B2 phải phương, ngược chiều độ lớn Để thỏa mn điều kiện M phải nằm đường thẳng nối A, B; nằm đoạn thẳng AB, gần dây dẫn mang dòng I2 (vì I1 > I2) I I2 Với B1 = B2 2.10-7 = 2.10-7 AM AM − AB AB.I1  AM = = 20 cm;  BM = 10 cm I1 − I Vậy điểm M phải nằm đường thẳng cách dây dẫn mang dòng I 20 cm cách dây dẫn mang dòng I2 10 cm; có điểm xa hai dây dẫn có cảm ứng từ tổng hợp hai dòng điện gây cảm ứng từ dòng điện gây điểm cách xa → 11 Dòng I1 gây A véc tơ cảm ứng từ B1 vuông góc với mặt phẵng xOy, hướng từ vào, có độ lớn: I1 B1 = 2.10-7 = 2.10-5 T | y| → Dòng I2 gây A véc tơ cảm ứng từ B2 vuông góc với mặt phẵng xOy, hướng từ ra, có độ lớn: I2 B2 = 2.10-7 = 1,5.10-5 T | x| → → → → → Cảm ứng từ tổng hợp A B = B + B Vì B B phương, ngược chiều B > B2 2 → → nên B phương, chiều với B1 có độ lớn B = B1 – B2 = 0,5.10-5 T → 12 Dòng I1 gây M véc tơ cảm ứng từ B1 vuông góc với mặt phẵng xOy, hướng từ vào, có độ lớn: I1 B1 = 2.10-7 = 2.10-5 T | y| → Dòng I2 gây M véc tơ cảm ứng từ B2 vuông góc với mặt phẵng xOy, hướng từ vào, có độ lớn: I2 B2 = 2.10-7 = 4,5.10-5 T |x| → → → → → → Cảm ứng từ tổng hợp M B = B + B Vì B B phương, chiều nên B 2 → → phương, chiều với B1 B2 có độ lớn B = B1 + B2 = 6,5.10-5 T Dạng Từ trường gây dòng điện tròn, dòng điện chạy ống dây Lực Lo-ren-xơ * Các công thức: → + Véc tơ cảm ứng từ B dòng điện chạy khung dây tròn gây tâm vòng dây có: Điểm đặt: tâm vòng dây; Phương: vuông góc với mặt phẳng chứa vòng dây; Chiều: vào Nam Bắc: mặt Nam dòng điện tròn mặt nhìn vào ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ, mặt Bắc ngược lại; NI Độ lớn: B = 2π.10-7 ; (N số vòng dây) R → + Véc tơ cảm ứng từ B dòng điện chạy ống dây dài lòng ống dây (nơi có từ trường đều) có: Điểm đặt: điểm ta xét; Phương: song song với trục ống dây; Chiều: xác định theo qui tắc nắm tay phải vào Nam bắc N Độ lớn: B = 4π.10-7 I = 4π.10-7nI; n số vòng dây m dài ống dây l → + Lực Lo-ren-xơ f từ trường tác dụng lên hạt mang điện chuyển động có: Điểm đặt đặt điện tích; → → Phương vuông góc với v B ; Chiều: xác định theo qui tắc bàn tay trái: Để bàn tay trái mở rộng cho từ trường hướng → → vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón chiều v q0 > ngược chiều v q0 < Lúc đó, chiều lực Lo-ren-xơ chiều ngón choãi ra; → → Độ lớn: f = |q|vBsin( v , B ) *Các ví dụ Một vòng dây tròn đặt chân bán kín R = 10 cm mang dòng điện I = 50 A a) Tính độ lớn véc tơ cảm ứng từ tâm vòng dây b) Nếu cho dòng điện qua vòng dây có bán kín R’ = 4R cảm ứng từ tâm vòng dây có độ lớn bao nhiêu? Một khung dây tròn đặt chân bán kín R = 12 cm mang dòng điện I = 48 A Biết khung dây có 15 vòng Tính độ lớn véc tơ cảm ứng từ tâm vòng dây Một dây dẫn thẳng, dài có vỏ bọc cách điện, khoảng uốn thành vòng tròn, bán kính R = 20 cm hình vẽ Dòng điện chạy qua dây dẫn có cường độ A Xác định cảm ứng từ tâm O vòng tròn Một dây dẫn đường kính tiết diện d = 0,5 mm phủ lớp sơn cách điện mỏng quấn thành ống dây, vòng dây quấn sát Cho dòng điện có cường độ I = A chạy qua ống dây Xác định cảm ứng từ điểm trục ống dây Cho dòng điện cường độ I = 0,15 A chạy qua vòng dây ống dây, cảm ứng từ bên ống dây B = 35.10-5 T Ống dây dài 50 cm Tính số vòng dây ống dây Dùng dây đồng có phủ lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh hình trụ dài L = 50 cm, có đường kính d = cm để làm ống dây Sợi dây quấn ống dây có chiều dài l = 314 cm vòng dây quấn sát Hỏi cho dòng điện cường độ I = 0,4 A chạy qua ống dây, cảm ứng từ bên ống dây bao nhiêu? 7 Một electron bay vào từ trường với vận tốc ban đầu vuông góc với véc tơ cảm ứng từ Biết v = 2.105 m/s, B = 0,2 T Tính lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron.Cho m e = 9,1.10-31 kg, qe = -1,6.10-19 C Một prôtôn bay vào từ trường theo phương làm với đường sức từ góc 30 với vận tốc 3.107 m/s, từ trường có cảm ứng từ 1,5 T Tính lực Lo-ren-xơ tác dụng lên prôtôn * Hướng dẫn giải: a) Độ lớn cảm ứng từ tâm vòng dây: I B = 2π.10-7 = 31,4.10-5 T R b) Với vòng dây có bán kính R’ = 4R thì: I B B’ = 2π.10-7 = = 7,85.10-5 T 4R I B = 2π.10-7N = 367,8.10-5 T R → Dòng điện chạy vòng tròn gây tâm O cảm ứng từ B1 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ vào có độ lớn: B I = 2π.10-7 = 15,7.10-6T R → Dòng điện chạy dây dẫn thẳng gây tâm O cảm ứng từ B2 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, hướng từ có độ lớn: B2 = 2.10-7 → → → → I = 5.10-6T R → Cảm ứng từ tổng hợp O B = B1 + B2 Vì B1 B2 phương, ngược chiều B1 > B2 → → nên B phương, chiều với B có độ lớn B = B1 – B2 = 10,7.10-6 T l Số vòng dây quấn sát ống dây: N = d Cảm ứng từ điểm bên ống dây: N B = 4π.10-7 I = 5.10-4 T l N lB Ta có: B = 4π.10-7 I  N = = 929 vòng 4π 10 −7 I l l Chu vi vòng dây: πd, số vòng dây: N = πd Cảm ứng từ bên ống dây: N l B = 4π.10-7 L I = 4π.10-7 πdL I = 2,5.10-5 T Lực Lo-ren-xơ: f = evBsinα = 0,64.10-14 N Lực Lo-ren-xơ: f = evBsinα = 7,2.10-12 N Dạng Từ trường tác dụng lên khung dây * Các công thức: + Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn có chiều dài l có dòng điện I chạy qua đặt từ trường có: Điểm đặt: trung điểm đoạn dây → Phương: vuông góc với đoạn dây với B Chiều: xác định theo qui tắc bàn tay trái → → Độ lớn: F = BIlsin( Il , B ) * Phương pháp giải: + Vẽ hình, biểu diễn lực từ thành phần tác dụng lên cạnh khung dây + Tính độ lớn lực từ thành phần + Viết biểu thức (véc tơ) lực từ tổng hợp + Chuyển biểu thức véc tơ biểu thức đại số + Tính độ lớn lực từ tổng hợp * Bài tập: Cho khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 15 cm; BC = 25 cm, có dòng điện I = 5A chạy qua đặt từ trường có đường cảm ứng từ vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây hướng từ vào hình vẽ Biết B = 0,02T Xác định véc tơ lực từ từ trường tác dụng lên cạnh khung dây Cho khung dây hình chữ nhật ABCD có AB = 10 cm; BC = 20 cm, có dòng điện I = 4A chạy qua đặt từ trường có đường sức từ song song với mặt phẵng chứa khung dây hình vẽ Biết B = 0,04 T Xác định véc tơ lực từ từ trường tác dụng lên cạnh khung dây Cho khung dây hình chử nhật ABCD có AB = 10 cm; BC = 20 cm, có dòng điện I = A chạy qua đặt từ trường có đường sức từ song song với mặt phẵng chứa khung dây hợp với cạnh AD góc α = 300 hình vẽ Biết B = 0,02 T Xác định véc tơ lực từ từ trường tác dụng lên cạnh khung dây Một dây dẫn uốn thành khung dây có dạng hình tam giác vuông ABC hình vẽ Đặt khung dây vào từ trường có véc tơ cảm ứng → từ B song song với cạnh AC Coi khung dây nằm cố định mặt phẵng hình vẽ Cho AB = cm, AC = cm, B = 5.10 -3 T, I = A Tính lực từ tác dụng lên cạnh khung dây Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song khung dây hình chữ nhật nằm mặt phẵng đặt không khí có dòng điện chạy qua hình vẽ Biết I1 = 15 A; I2 = 10 A; I3 = A; a = 15 cm; b = 10 cm; AB = 15 cm; BC = 20 cm Xác định lực từ từ trường hai dòng điện chạy hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC khung dây Cho hai dây dẫn thẳng, dài, song song khung dây hình chữ nhật nằm mặt phẵng đặt không khí có dòng điện chạy qua hình vẽ Biết I = 12 A; I2 = 15 A; I3 = 4A; a = 20 cm; b = 10 cm; AB = 10 cm; BC = 20 cm Xác định lực từ từ trường hai dòng điện chạy hai dây dẫn thẳng tác dụng lên cạnh BC khung dây * Hướng dẫn giải: Các lực từ tác dụng lên cạnh khung dây có điểm đặt trung điểm cạnh, có phương nằm mặt phẵng chứa khung dây vuông góc với cạnh, có chiều hình vẽ có độ lớn: f AB = fCD = B.I.AB = 15.10-3 N; fBC = fAD = B.I.BC = 25.10-3 N Các lực cân với đôi có tác dụng kéo dãn cạnh khung dây Các cạnh AB CD song song với đường sức từ nên lực từ tác dụng lên cạnh Lực từ tác dụng lên cạnh BC AD có điểm đặt trung điểm cạnh, có phương vuông góc với mặt phẵng khung dây, lực tác dụng lên cạnh BC hướng từ ngoài, lực tác dụng lên cạnh AD hướng từ vào có độ lớn: fBC = fAD = B.I.BC = 32.10-3 N Hai lực tạo thành ngẫu lực có tác dụng làm cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẵng khung dây vuông góc với đường sức từ Các lực từ tác dụng lên cạnh khung dây có điểm đặt trung điểm cạnh, có phương vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây vuông góc với cạnh, lực tác dụng lên cạnh AB BC hướng từ ra, lực tác dụng lên cạnh CD AD hướng từ vào có độ lớn: fAB = fCD = B.I.AB.sin(900 - α) = 8,66.10-3 N; fBC = fAD = B.I.BC.sinα = 10-2 N → → Lực từ tác dụng lên cạnh AC FAC = AB song → song với B → Lực từ tác dụng lên cạnh AB FAB có điểm đặt trung điểm AB, có phương vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây, hướng từ vào có độ lớn: FAB = I.B.AB = 2.10-3 N → Lực từ tác dụng lên cạnh BC FBC có điểm đặt trung điểm BC, có phương vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây, hướng từ có độ lớn: F BC = AB I.B.BC.sinα = I.B.BC = 2.10-3 N BC Dòng I1 gây điểm cạnh BC khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông góc với mặt phẵng hình vẽ, có chiều I1 hướng từ vào có độ lớn: B = 2.10-7 ; từ trường a + AB + b → dòng I1 tác dụng lên cạnh BC lực từ F1 đặt trung điểm cạnh BC, có phương nằm mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC hướng từ A đến B, có độ lớn: I I BC F1 = B1.I3.BC.sin900 = 2.10-7 a + AB + b -7 = 60.10 N → Lập luận tương tự ta thấy từ trường dòng I2 tác dụng lên cạnh BC lực từ F2 có điểm I I BC → đặt, phương, chiều với F1 có độ lớn: F2 = 2.10-7 = 128.10-7 N b → Lực từ tổng hợp từ trường hai dòng I I2 tác dụng lên cạnh BC khung dây F = → → → → -7 F1 + F2 phương chiều với F1 F2 có độ lớn: F = F1 + F2 = 188.10 N Dòng I1 gây điểm cạnh BC khung dây véc tơ cảm ứng từ có phương vuông I góc với mặt phẵng hình vẽ, có chiều hướng từ có độ lớn: B = 2.10-7 ; từ trường b → dòng I1 tác dụng lên cạnh BC lực từ F1 đặt trung điểm cạnh BC, có phương nằm mặt phẵng hình vẽ, vuông góc với BC hướng từ B đến A, có độ lớn F = B1.I3.BC.sin900 = I I BC 2.10-7 = 192.10-7 N a 10 → Lập luận tương tự ta thấy từ trường dòng I2 tác dụng lên cạnh BC lực từ F2 có điểm I I BC → đặt, phương, ngược chiều với F1 có độ lớn F2 = 2.10-7 = 80.10-7 N a +b → Lực từ tổng hợp từ trường hai dòng I I2 tác dụng lên cạnh BC khung dây F = → → → -7 F1 + F2 phương chiều với F1 có độ lớn F = F1 - F2 = 112.10 N C TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN Mọi từ trường phát sinh từ A Các nguyên tử sắt B Các nam châm vĩnh cửu C Các mômen từ D Các điện tích chuyển động Một nam châm vĩnh cửu không tác dụng lực lên A Thanh sắt chưa bị nhiễm từ B Thanh sắt bị nhiễm từ C Điện tích không chuyển động D Điện tích chuyển động Cảm ứng từ bên ống dây dài không phụ thuộc vào A Môi trường ống dây B Chiều dài ống dây C Đường kính ống dây D Dòng điện chạy ống dây Khi lỏi sắt từ luồn vào ống dây dẫn diện, cảm ứng từ bên lòng ống dây A Bị giảm nhẹ chút B Bị giảm mạnh C Tăng nhẹ chút D Tăng mạnh Hai dây dẫn thẳng, dài song song mang dòng điện ngược chiều I 1, I2 Cảm ứng từ điểm cách hai dây dẫn nằm mặt phẵng chứa hai dây dẫn A B = B1 + B2 B B = |B1 - B2| C B = D B = 2B1 - B2 Hai dây dẫn thẳng, dài song song mang dòng điện chiều I 1, I2 Cảm ứng từ điểm cách hai dây dẫn nằm mặt phẵng chứa hai dây dẫn A B = B1 + B2 B B = |B1 - B2| C B = D B = 2B1 - B2 Đặt dây dẫn thẳng, dài mang dòng điện 20 A từ trường có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với dây, người ta thấy 50 cm dây chịu lực từ 0,5 N cảm ứng từ có độ lớn A T B 0,5 T C 0,05 T D 0,005 T Khi electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo song song với đường sức từ, A Chuyển động electron tiếp tục không bị thay đổi B Hướng chuyển động electron bị thay đổi C Vận tốc electron bị thay đổi D Năng lượng electron bị thay đổi Một vòng dây tròn bán kính 30 cm có dòng điện chạy qua Cảm ứng từ tâm vòng dây 3,14.10-5 T Cường độ dòng điện chạy vòng dây A A B 10 A C 15 A D 20 A 10 Một dòng điện 20 A chạy dây dẫn thẳng dài đặt không khí Cảm ứng từ điểm cách dây 10 cm A 10-5T B 10-5T C 10-5T D 10-5T 11 Hai dây dẫn thẳng, dài vô hạn trùng với hai trục tọa độ vuông góc xOy, có dòng điện I = A, I2 = A chạy qua chiều với chiều dương trục toạ độ Cảm ứng từ điểm A có toạ độ x = cm, y = cm A 10-5 T B 10-5 T C 10-5 T D 10-5 T 12 Khi electron bay vào vùng từ trường theo quỹ đạo vuông góc với đường sức từ, A Chuyển động electron tiếp tục không bị thay đổi B Hướng chuyển động electron bị thay đổi C Độ lớn vận tốc electron bị thay đổi D Năng lượng electron bị thay đổi 13 Khi hai dây dẫn thẳng, đặt gần nhau, song song với có hai dòng điện chiều chạy qua 11 A Chúng hút B Chúng đẩy C Lực tương tác không đáng kể D Có lúc hút, có lúc đẩy 14 Từ trường nam châm thẳng giống với từ tường tạo A Một dây dẫn thẳng có dòng điện chạy qua B Một chùm electron chuyển động song song với C Một ống dây có dòng điện chạy qua D Một vòng dây có dòng điện chạy qua 15 Một khung dây dẫn có dòng điện chạy qua nằm từ trường luôn có xu hướng quay mặt phẵng khung dây đến vị trí A Vuông góc với đường sức từ B Song song với đường sức từ C Song song vuông góc với đường sức từ tuỳ theo chiều dòng điện chạy khung dây D Tạo với đường sức từ góc 450 16 Hai dây dẫn thẳng, đặt gần nhau, song song với có dòng điện chạy qua tương tác với lực lớn A Hai dây dẫn có khối lượng B Trong hai dây dẫn có điện tích tự C Trong hai dây dẫn có ion dương dao động quanh nút mạng D Trong hai dây dẫn có electron tự chuyển động có hướng 17 Dùng nam châm thử ta biết A Độ mạnh yếu từ trường nơi đặt nam châm thử B Dạng đường sức từ nơi đặt nam châm thử C Độ lớn hướng véc tơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử D Hướng véc tơ cảm ứng từ nơi đặt nam châm thử 18 Tương tác điện tích đứng yên điện tích chuyển động A Tương tác hấp dẫn B Tương tác điện C Tương tác từ D Vừa tương tác điện vừa tương tác từ 19 Kim nam cham la bàn đặt mặt đất hướng Bắc - Nam địa lí A Lực hấp dẫn Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho B Lực điện Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho C Từ trường Trái Đất tác dụng lên kim nam châm, định hướng cho D Vì lí khác chưa biết 20 Một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt từ trường Lực từ lớn tác dụng lên đoạn dây dẫn A Đoạn dây dẫn đặt song song với đường sức từ B Đoạn dây dẫn đặt vuông góc với đường sức từ C Đoạn dây dẫn đặt hợp với đường sức từ góc 450 D Đoạn dây dẫn đặt hợp với đường sức từ góc 600 21 Đoạn dây dẫn dài 10 cm mang dòng điện A đặt từ trường có cảm ứng từ 0,08 T Đoạn dây đặt vuông góc với đường sức từ Lực từ tác dụng lên đoạn dây A 0,01 N B 0,02 N C 0,04 N D N 22 Đoạn dây dẫn dài 10cm mang dòng điện A đặt từ trường có cảm ứng từ 0,08 T Đoạn dây đặt hợp với đường sức từ góc 300 Lực từ tác dụng lên đoạn dây A 0,01 N B 0,02 N C 0,04 N D 0,05 N 23 Một hạt mang điện tích q = 3,2.10 -19 C bay vào từ trường đều, cảm ứng từ B = 0,5 T, với vận tốc v = 106 m/s theo phương vuông góc với đường sức từ Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt là: A B 1,6.10-13 N C 3,2.10-13 N D 6,4.10-13 N 24 Một dòng điện 20 A chạy dây dẫn thẳng, dài đặt không khí Cảm ứng từ điểm cách dây dẫn 20 cm A 10-5 T B 2.10-5 T C 4.10-5 T D 8.10-5 T 12 25 Một dòng điện chạy dây dẫn thẳng, dài không khí Cảm ứng từ điểm cách dây dẫn 10 cm 4.10-5 T Cảm ứng từ điểm cách dây 40 cm A 10-5 T B 2.10-5 T C 4.10-5 T D 8.10-5 T 26 Hai dây dẫn thẳng, dài đặt song song với không khí cách 16 cm có dòng điện I1 = I2 = 10 A chạy qua chiều Cảm ứng từ điểm cách hai dây dẫn cm A B 10-5 T C 2,5.10-5 T D 10-5 T 27 Hai dây dẫn thẳng, dài đặt song song với không khí cách 16 cm có dòng điện I1 = I2 = 10 A chạy qua ngược chiều Cảm ứng từ điểm cách hai dây dẫn cm A B 10-5 T C 2,5.10-5 T D 10-5 T 28 Khung dây tròn bán kính 30 cm có 10 vòng dây Cường độ dòng điện qua vòng dây 0,3 A Cảm ứng từ tâm khung dây A 10-6 T B 3,14.10-6 T C 6,28.10-6 T D 9,42.10-6 T 29 Một ống dây dài 20 cm, có 1200 vòng dây đặt không khí Cảm ứng từ bên ống dây 75.10-3 T Cường độ dòng điện chạy ống dây A A B 10 A C 15 A D 20 A 30 Một ống dây dài 20 cm, có 2400 vòng dây đặt không khí Cường độ dòng điện chạy vòng dây làg 15 A Cảm ứng từ bên ống dây A 28 10-3 T B 56 10-3 T C 113 10-3 T D 226 10-3 T 31 Một electron bay vào từ trường đều, cảm ứng từ B = 1,2 T Lúc lọt vào từ trường vận tốc hạt 107 m/s hợp thành với đường sức từ góc 300 Lực Lorenxơ tác dụng lên electron A B 0,32.10-12N C 0,64.10-12N D 0,96.10-12N 32 Một khung dây tròn bán kính R = cm, có 12 vòng dây có dòng điện cường độ I = 0,5 A chạy qua Cảm ứng từ tâm vòng dây A 24.10-6 T B 24π.10-6 T C 24.10-5 T D 24.10-5 T 33 Chọn câu A Chỉ có từ trường làm lệch quỹ đạo chuyển động electron B Chỉ có điện trường làm lệch quỹ đạo chuyển động electron C Từ trường điện trường làm lệch quỹ đạo chuyển động electron D Từ trường điện trường làm lệch quỹ đạo chuyển động electron 34 Một dây dẫn thẳng, dài có dòng điện I = 12 A chạy qua đặt không khí Cảm ứng từ điểm cách dây cm A 1,2.10-5T B 2,4.10-5T C 4,8.10-5T D 9,6.10-5T 35 Trong trường hợp sau trường hợp tương tác từ A Trái Đất hút Mặt Trăng B Lược nhựa sau cọ xát với hút mẫy giấy vụn C Hai cầu tích điện đặt gần D Hai dây dẫn có dòng điện chạy qua đặt gần 36 Một dòng điện cường độ I = A chạy dây dẫn thẳng, dài đặt không khí Cảm ứng từ điểm M có giá trị B = 4.10-5 T Điểm M cách dây A cm B 2,5 cm C cm D 10 cm 37 Một dòng điện chạy dây dẫn thẳng, dài đặt không khí Cảm ứng từ điểm M cách dây 10 cm có giá trị B = 2.10-5 T Cường độ dòng điện chạy dây dẫn A A B A C 10 A D 15 A -10 38 Một hạt mang điện tích q = 4.10 C, chuyển động với vận tốc 2.10 m/s từ trường Mặt phẵng quỹ đạo hạt vuông góc với véc tơ cảm ứng từ Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt f = 4.10-5 N Cảm ứng từ B từ trường là: A 0,05 T B 0,5 T C 0,02 T D 0,2 T 39 Một hạt tích điện chuyển động từ trường Mặt phẵng quỹ đạo hạt vuông góc đường sức từ Nếu hạt chuyển động với vận tốc v = 1,6.106 m/s lực Lorenxơ tác dụng lên hạt f1 = 2.10-6 N Nếu hạt chuyển động với vận tốc v2 = 4.107 m/s lực Lorenxơ f2 tác dụng lên hạt 13 A 4.10-6 N B 10-5 N C 5.10-6 N D 5.10-5 N 40 Một hạt α (điện tích 3,2.10-19C) bay với vận tốc 107m/s theo phương vuông góc với đường sức từ từ trường có cảm ứng từ B = 1,8 T Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt A 5,76.10-12 N B 57,6.10-12 N C 0,56.10-12 N D 56,25.10-12 N 41 Cảm ứng từ điểm từ trường A Vuông góc với đường sức từ B Nằm theo hướng đường sức từ C Nằm theo hướng lực từ D Không có hướng xác định 42 Chọn câu trả lời sai A Tương tác dòng điện với dòng điện gọi tương tác từ B Cảm ứng từ đặc trưng cho từ trường mặt gây lực từ C Xung quanh điện tích đứng yên có điện trường từ trường D Ta vẽ đường sức từ qua điểm từ trường 43 Trong nam châm điện, lỏi nam châm dùng A Kẻm B Sắt non C Đồng D Nhôm 44 Một dây dẫn thẳng, dài có dòng điện chạy qua đặt không khí Cảm ứng từ điểm cách dây cm 1,2.10-5 T Cường độ dòng điện chạy dây dẫn A 1A B 3A C 6A D 12A 45 Để xác định điểm không gian có từ trường hay không, ta A Đặt điện tích B Đặt kim nam châm C Đặt sợi dây dẫn D Đặt sợi dây tơ → 46 Một đoạn dây có dòng điện đặt từ trường có cảm ứng từ B Để lực từ tác → dụng lên dây đạt giá trị cực đại góc α dây dẫn B phải A α = 00 B α = 300 C α = 600 D α = 900 → 47 Một đoạn dây có dòng điện đặt từ trường có cảm ứng từ B Để lực từ tác → dụng lên dây có giá trị cực tiểu góc α dây dẫn B phải A α = 00 B α = 300 C α = 600 D α = 900 48 Một dòng điện cường độ I = A chạy dây dẫn thẳng, dài đặt không khí gây cảm ứng từ điểm M BM = 6.10-5 T Khoảng cách từ M đến dây dẫn A cm B 3,14 cm C 10 cm D 31,4 cm 49 Khung dây tròn bán kính 31,4 cm có 10 vòng dây quấn cách điện với nhau, có dòng điện I chạy qua Cảm ứng từ tâm khung dây 2.10-5 T Cường độ dòng điện chạy qua vòng dây A mA B 10 mA C 100 mA D A 50 Một ống dây dài l = 25 cm có dòng điện I = 0,5 A chạy qua đặt không khí Cảm ứng từ bên ống dây 6,28.10-3 T Số vòng dây quấn ống dây A 1250 vòng B 2500 vòng C 5000 vòng D 10000 vòng Dạng 4: Từ thông qua khung dây – Chiều dòng điện cảm ứng * Các công thức: → → + Từ thông qua diện tích S đặt từ trường: Φ = BScos( n, B ) → → + Từ thông qua khung dây có N vòng dây: Φ = NBScos( n, B ) + Dòng điện cảm ứng có chiều cho từ trường sinh có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh * Phương pháp giải: 14 + Để tính từ thông qua diện tích giới hạn khung dây ta xác định góc hợp véc tơ pháp → → tuyến n diện tích S vòng dây véc tơ cảm ứng từ B sử dụng công thức Φ = → → NBScos( n, B ) + Để xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất khung dây (vòng dây) kín trước hết ta xác chiều véc tơ cảm ứng từ sau xét xem từ thông Φ qua khung dây (vòng dây) → tăng hay giảm theo thời gian: Nếu từ thông Φ tăng cảm ứng từ B dòng điện cảm ứng gây C → → ngược chiều với cảm ứng từ B Nếu từ thông Φ giảm cảm ứng từ BC dòng điện → → cảm ứng gây chiều với cảm ứng từ B Sau xác định chiều BC ta sử dụng quy tắc nắm tay phải để tìm chiều dòng điện cảm ứng * Các ví dụ: Một vòng dây phẵng giới hạn diện tích S = cm đặt từ trường cảm ứng từ B = 0,1 → T Mặt phẵng vòng dây làm thành với B góc α = 300 Tính từ thông qua S Một khung dây đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,06 T cho mặt phẵng khung dây vuông góc với đường sức từ Từ thông qua khung dây 1,2.10 -5 Wb Tính bán kín vòng dây Một khung dây phẵng giới hạn diện tích S = cm gồm 20 vòng dây đặt từ trường có cảm ứng từ từ B = 0,1 T cho mặt phẵng khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ góc 600 Tính từ thông qua diện tích giới hạn khung dây Một khung dây hình vuông cạnh cm đặt từ trường có cảm ứng từ B = 8.10 -4 T Từ thông qua hình vuông 10-6 Wb Tính góc hợp véc tơ cảm ứng từ véc tơ pháp tuyến hình vuông Đặt nam châm thẳng gần khung dây kín ABCD hình vẽ Xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất khung dây trường hợp: a) Đưa nam châm lại gần khung dây b) Kéo nam châm xa khung dây Cho ống dây quấn lỏi thép có dòng điện chạy qua đặt gần khung dây kín ABCD hình vẽ Cường độ dòng điện ống dây thay đổi nhờ biến trở có có chạy R Xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất khung dây trường hợp: a) Dịch chuyển chạy phía N b) Dịch chuyển chạy phía M * Hướng dẫn giải: → → Mặt phẵng vòng dây làm thành với góc 300 nên góc B pháp tuyến n 600 Do đó: → → Φ = BScos( n, B ) = 25.10-6 Wb → → → → Ta có: Φ = BScos( n, B ) = BπR2cos( n, B ) R= Φ → → Bπ cos(n, B ) = 8.10-3 m = mm → → Ta có: Φ = NBScos( n, B ) = 8,7.10-4 Wb Ta có: Φ = BScosα  cosα = Φ 10−6 = = −4 −2 8.10 (5.10 ) BS  α = 600 15 a) Khi đưa nam châm lại gần khung dây, từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất khung dây gây từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường (để chống lại tăng từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy cạnh AB theo chiều từ B đến A (xác định nhờ quy tắc nắm tay phải) b) Khi đưa nam châm xa khung dây, từ thông qua khung dây giảm, dòng điện cảm ứng xuất khung dây gây từ trường cảm ứng chiều với từ trường (để chống lại giảm từ thông qua khung dây) nên dòng điện cảm ứng chạy cạnh AB theo chiều từ A đến B a) Khi chạy dịch chuyển phía M, điện trở biến trở giảm, cường độ dòng điện qua ống dây tăng, từ trường tăng, từ thông qua khung dây tăng, dòng điện cảm ứng xuất khung dây gây từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường để chống lại tăng từ thông nên dòng điện cảm ứng chạy cạnh AB theo chiều từ B đến A b) Khi chạy dịch chuyển phía N, điện trở biến trở tăng, cường độ dòng điện qua ống dây giảm, từ trường giảm, từ thông qua khung dây giảm, dòng điện cảm ứng xuất khung dây gây từ trường cảm ứng chiều với từ trường để chống lại giảm từ thông nên dòng điện cảm ứng chạy cạnh AB theo chiều từ A đến B Dạng Suất điện động cảm ứng khung dây * Công thức: Suất điện động cảm ứng khung dây ∆Φ ec = - N ∆t * Phương pháp giải: Sử dụng công thức tính suất điện động cảm ứng khung dây từ thông qua khung dây biến thiên để giải * Các ví dụ: Một khung dây phẵng diện tích 20 cm 2, gồm 10 vòng đặt từ trường Véc tơ cảm ứng từ làm thành với mặt phẵng khung dây góc 30 có độ lớn 2.10-4 T Người ta làm cho từ trường giảm đến thời gian 0,01 s Tính suất điện động cảm ứng xuất khung dây thời gian từ trường biến đổi Một khung dây tròn bán kính 10 cm gồm 50 vòng dây đặt từ trường Cảm ứng từ hợp với mặt phẵng khung dây góc 60 Lúc đầu cảm ứng từ có giá trị 0,05 T Tìm suất điện động cảm ứng khung khoảng 0,05 s: a) Cảm ứng từ tăng gấp đôi b) Cảm ứng từ giảm đến Một khung dây dẫn hình chữ nhật có diện tích 200 cm2, ban đầu vị trí song song với đường sức từ từ trường có độ lớn B = 0,01 T Khung quay thời gian ∆t = 0,04 s đến vị trí vuông góc với đường sức từ Xác định suất điện động cảm ứng xuất khung Một khung dây hình chữ nhật kín gồm N = 10 vòng dây, diện tích vòng S = 20 cm đặt → → từ trường có véc tơ cảm ứng từ B hợp với pháp tuyến n mặt phẵng khung dây góc α = 600, độ lớn cảm ứng từ B = 0,04 T, điện trở khung dây R = 0,2 Ω Tính suất điện động cảm ứng cường độ dòng điện xuất khung dây thời gian ∆t = 0,01 giây, cảm ứng từ: a) Giảm từ B đến b) Tăng từ đến 0,5B Một khung dây dẫn đặt vuông góc với từ trường đều, cảm ứng từ B có độ lớn biến đổi theo thời gian Tính suất điện động cảm ứng tốc độ biến thiên cảm ứng từ, biết cường độ dòng điện cảm ứng I C = 0,5 A, điện trở khung R = Ω diện tích khung S = 100 cm2 16 Một ống dây hình trụ dài gồm 10 vòng dây, diện tích vòng dây S = 100 cm Ống dây có điện trở R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ song song với trục ống dây có độ lớn tăng 10 -2 T/s Tính công suất tỏa nhiệt ống dây Một vòng dây diện tích S = 100 cm nối vào tụ điện có điện dung C = 200 µF, đặt từ trường có véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẵng chứa khung dây, có độ lớn tăng 5.10-2 T/s Tính điện tích tụ điện Một khung dây có 1000 vòng đặt từ trường cho đường sức từ vuông góc với mặt phẵng khung Diện tích mặt phẵng giới hạn vòng dm Cảm ứng từ từ trường giảm từ 0,5 T đến 0,2 T thời gian 0,1 s Tính suất điện động cảm ứng xuất vòng dây khung dây * Hướng dẫn giải: → → ∆Φ − NBS cos( n , B ) = 2.10-4 V Ta có: ec = =∆t ∆t Từ thông qua khung dây lúc đầu: → → Φ1 = NBScos( n, B ) = 6,8.10-2 Wb Φ − Φ1 = - 1,36 V Dấu “-“ cho biết khung dây khép kín ∆t suất điện động cảm ứng gây dòng điện cảm ứng có từ trường cảm ứng ngược chiều với từ trường Φ − Φ1 b) Khi Φ2 = ec = - = 1,36 V ∆t Φ − Φ1 → → → → Ta có: Φ1 = lúc đầu n ⊥ B ; Φ2 = BS = 2.10-4 Wb lúc sau n // B Do đó: ec = - ∆t -3 = - 5.10 V → → Φ − Φ1 NS cos( n , B) |B2 – B1| Ta có: |ec| = | |= ∆t ∆t a) Khi Φ2 = 2Φ1 ec = - 10.2.10 −3 cos 60 |e | a) |ec| = |0 – 0,04| = 0,04 V; i = c = 0,2 A R 0,01 10.2.10 −3 cos 600 |e | |0,02 – 0| = 0,02 V; i = c = 0,1 A R 0,01 |e | Ta có: Ic = c  |ec| = IcR = V; R | ∆B | S | ∆B | | ec | |ec| =  = = 100 T/s ∆t ∆t S | ∆B | NS |e | Ta có: |ec| = = 0,1 V; i = c = 0,625.10-2 A; ∆t R -4 P = i R = 6,25.10 W | ∆B | S Ta có: U = |ec| = = 5.10-4 V; q = CU = 10-7 C ∆t | ∆B | S Trong vòng dây: |ec| = = 6.10-2 V ∆t Trong khung dây: |Ec| = N|ec| = 60 V Dạng Độ tự cảm ống dây – Suất điện động tự cảm * Các công thức: b) |ec| = 17 N2 S l + Từ thông tự cảm qua ống dây có dòng điện i chạy qua: Φ = Li ∆i + Suất điện động tự cảm: etc = - L ∆t * Phương pháp giải: Để tìm đại lượng có liên quan đến độ tự cảm ống dây, suất điện động tự cảmn lượng từ trường ống dây ta viết biểu thức liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm suy tính đại lượng cần tìm * Các ví dụ: Một ống dây dài l = 30 cm gồm N = 1000 vòng dây, đường kính vòng dây d = cm có dòng điện với cường độ i = A qua a) Tính độ tự cảm ống dây b) Tính từ thông qua vòng dây c) Thời gian ngắt dòng điện t = 0,1 giây, tính suất điện động tự cảm xuất ống dây Một cuộn tự cảm có L = H nối với nguồn điện có suất điện động V, điện trở không đáng kể, điện trở cuộn dây không đáng kể Hỏi sau thời gian kể từ lúc nối vào nguồn điện, cường độ dòng điện qua cuộn dây tăng đến giá trị A? giả sử cường độ dòng điện tăng theo thời gian Một cuộn tự cảm có L = 50 mH mắc nối tiếp với điện trở R = 20 Ω, nối vào nguồn điện có suất điện động 90 V, có điện trở không đáng kể Xác định tốc độ biến thiên cường độ dòng điện I tại: a) Thời điểm ban đầu ứng với I = b) Thời điểm mà I = A Trong mạch kín có độ tự cảm 0,5.10-3 H, suất điện động tự cảm 0,25 V tốc độ biến thiên dòng điện bao nhiêu? Tìm độ tự cảm ống dây hình trụ gồm 400 vòng, dài 20 cm, tiết diện ngang cm hai trường hợp: a) Ống dây lỏi sắt b) Ống dây có lỏi sắt với độ từ thẩm µ = 400 Một ống dây dài 50 cm có 2500 vòng dây Đường kính ống cm Cho dòng điện biến đổi theo thời gian chạy qua ống dây Sau thời gian 0,01 s dòng điện tăng từ đến 1,5 A Tính suất điện động tự cảm ống dây Tính độ tự cảm ống dây Biết sau thời gian ∆t = 0,01 s, cường độ dòng điện ống dây tăng từ A đến 2,5 A suất điện động tự cảm 30 V * Hướng dẫn giải: N2 N2 d  -7 -7 a) L = 4π.10 µ S = 4π.10 µ   π = 0,02 H l l 2 b) Từ thông qua ống dây: Φ = Li = 0,04 Wb Φ Từ thông qua vòng dây: φ = = 4.10-5 Wb N ∆i c) |etc| = |- L | = 0,4 V ∆t ∆i Ta có: e + etc = e - L = (R + r)i = ∆t ∆i i e Li  = = t= = 2,5 s t L e ∆t ∆i ∆i e − RI Ta có: e + etc = e - L = RI  = L ∆t ∆t + Hệ số tự cảm ống dây: L = 4π.10-7µ 18 ∆i e = = 1,8.103 A/s ∆t L ∆i e − RI b) Thời điểm I = A: = = 103 A/s L ∆t ∆i ∆i | etc | |etc| = |- L |  | | = = 500 A/s L ∆t ∆t N2 N2 a) L = 4π.10-7 S = 9.10-4 H b) L = 4π.10-7µ S = 0,36 H l l N2 N2 d  -7 -7 -4 L = 4π.10 µ S = 4π.10 µ   π = 5.10 H; l l 2 ∆i |etc| = |- L | = 0,075 V ∆t ∆t ∆i |etc| = |- L |  L = |etc| = 0,2 H; ∆i ∆t a) Thời điểm ban đầu với I = 0: TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN Chọn câu sai A Khi đặt diện tích S vuông góc với đường sức từ, S lớn từ thông có giá trị lớn B Đơn vị từ thông vêbe (Wb) C Giá trị từ thông qua diện tích S cho biết cảm ứng từ từ trường lớn hay bé D Từ thông đại lượng vô hướng, dương, âm Trong mạch kín dòng điện cảm ứng xuất A mạch có nguồn điện B mạch điện đặt từ trường C mạch điện đặt từ trường không D từ thông qua mạch điện biến thiên theo thời gian Một khung dây phẵng diện tích S = 12 cm2, đặt từ trường cảm ứng từ B = 5.10 -2 T → Mặt phẵng khung dây hợp với véc tơ cảm ứng từ B góc α = 300 Từ thông qua diện tích S A 3 10-4Wb B 3.10-4Wb C 3 10-5Wb D 3.10-5Wb Muốn cho khung dây kín xuất suất điện động cảm ứng cách A làm thay đổi diện tích khung dây B đưa khung dây kín vào từ trường C làm cho từ thông qua khung dây biến thiên D quay khung dây quanh trục đối xứng Một vòng dây dẫn tròn, phẵng có đường kính cm đặt từ trường có cảm ứng từ B = → T Từ thông qua vòng dây véc tơ cảm ứng từ B hợp với mặt phẵng vòng dây góc α = 5π 300 A 10-5 Wb B 10-5 Wb C 10-4 Wb D 10-4 Wb Trong hệ SI đơn vị hệ số tự cảm A Tesla (T) B Henri (H) C Vêbe (Wb) D Fara (F) Máy phát điện xoay chiều hoạt động dựa vào tượng A lực điện điện trường tác dụng lên hạt mang điện B cảm ứng điện từ C lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện chuyển động 19 D lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện Hiện tượng tự cảm thực chất A tượng dòng điện cảm ứng bị biến đổi từ thông qua mạch kín bị triệt tiêu B tượng cảm ứng điện từ xảy khung dây đặt từ trường biến thiên C tượng xuất suất điện động cảm ứng dây dẫn chuyển động từ trường D tượng cảm ứng điện từ mạch biến đổi dòng điện mạch gây Khi dòng điện qua ống dây giảm lần lượng từ trường ống dây A giảm lần B giảm lần C giảm lần D giảm 2 lần 10 Một cuộn tự cảm có độ tự cảm 0,1 H, có dòng điện biến thiên 200 A/s suất điện động tự cảm xuất có giá trị A 10 V B 20 V C 0,1 kV D 2,0 kV 11 Dòng điện cuộn cảm giảm từ 16 A đến A 0,01 s, suất điện động tự cảm cuộn có độ lớn 64 V, độ tự cảm có giá trị: A 0,032 H B 0,04 H C 0,25 H D 4,0 H 12 Suất điện động tự cảm có giá trị lớn A dòng điện tăng nhanh B dòng điện có giá trị nhỏ C dòng điện có giá trị lớn D dòng điện không đổi 13 Cuộn dây có N = 100 vòng, vòng có diện tích S = 300 cm Đặt từ trường có cảm ứng từ B = 0,2 T cho trục cuộn dây song song với đường sức từ Quay cuộn dây để sau ∆t = 0,5 s trục vuông góc với đường sức từ suất điện động cảm ứng trung bình cuộn dây A 0,6 V B 1,2 V C 3,6 V D 4,8 V 14 Một mạch kín (C) không biến dạng đặt từ trường đều, trường hợp mạch xuất dòng điện cảm ứng A mạch chuyển động tịnh tiến B mạch quay xung quanh trục vuông góc với mặt phẵng (C) C mạch chuyển động mặt phẵng vuông góc với từ trường D mạch quay quanh trục nằm mặt phẵng (C) 15 Ống dây điện hình trụ có số vòng dây tăng hai lần độ tự cảm A tăng hai lần B tăng bốn lần C giảm hai lần D giảm lần 16 Chọn câu sai: Từ thông qua mặt S đặt từ trường phụ thuộc vào → A độ nghiêng mặt S so với B B độ lớn chu vi đường giới hạn mặt S → C độ lớn cảm ứng từ B D độ lớn diện tích mặt S 17 Ống dây điện hình trụ có chiều dài tăng gấp đôi độ tự cảm A không đổi B tăng lần C tăng hai lần D giảm hai lần 18 Ống dây điện hình trụ có số vòng dây tăng bốn lần chiều dài tăng hai lần độ tự cảm A tăng tám lần B tăng bốn lần C giảm hai lần D giảm bấn lần 19 Cách làm dây tạo dòng điện cảm ứng? A Nối hai cực pin vào hai đầu cuộn dây dẫn B Nối hai cực nam châm vào hai đầu cuộn dây dẫn C Đưa cực ắc qui từ vào cuộn dây dẫn kín D Đưa nam châm từ vào cuộn dây dẫn kín 20 Một ống dây có độ tự cảm L, ống dây thứ hai có số vòng dây tăng gấp đôi diện tích vòng dây giảm so với ống dây thứ Nếu hai ống dây có chiều dài độ tự cảm ống dây thứ hai A L B 2L C 0,5L D 4L 21 Phát biểu sai? 20 Suất điện động tự cảm có giá trị lớn A Dòng điện tăng nhanh B Dòng điện giảm nhanh C Dòng điện có giá trị lớn D Dòng điện biến thiên nhanh 22 Một khung dây có 100 vòng đặt từ trường cho đường sức từ vuông góc với mặt phẵng khung dây Diện tích vòng dây dm 2, cảm ứng từ giảm từ 0,5 T đến 0,2 T thời gian 0,1 s Suất điện động cảm ứng khung dây A V B 60 V C V D 30 V 23 Cho dòng điện 10 A chạy qua vòng dây tạo từ thông qua vòng dây 5.10 - Wb Độ tự cảm vòng dây A mH B 50 mH C 500 mH D H 24 Dòng điện qua ống dây biến đổi theo thời gian Trong thời gian 0,01 s cường độ dòng điện tăng từ A đến A Suất điện động tự cảm ống dây có độ lớn 20 V Độ tự cảm ống dây A 0,1 H B 0,2 H C 0,3 H D 0,4 H 25 Một ống dây dài 40 cm, đường kính cm có 400 vòng dây quấn sát Ống dây mang dòng điện cường độ A Từ thông qua ống dây A 512.10-5 Wb B 512.10-6 Wb -5 C 256.10 Wb D 256.10-6 Wb 26 Một ống dây có 1000 vòng dây, dài 50 cm, diện tích tiết diện ngang ống 10 cm Độ tự cảm ống dây A 50.10-4 H B 25.10-4 H C 12,5.10-4 H D 6,25.10-4 H 27 Một ống dây dài 50 cm có 2500 vòng dây Đường kính ống dây cm Cho dòng điện biến đổi theo thời gian chạy qua ống dây Sau thời gian 0,01 s dòng điện tăng từ đến A Suất điện động tự cảm ống dây có độ lớn A 0,15 V B 1,50 V C 0,30 V D 3,00 V 28 Định luật Len-xơ hệ định luật bảo toàn A điện tích B động C động lượng D lượng 29 Một khung dây hình vuông có cạnh cm, đặt từ trường 0,08 T; mặt phẵng khung dây vuông góc với đường sức từ Trong thời gian 0,2 s; cảm ứng từ giảm xuống đến không Độ lớn suất điện động cảm ứng khung khoảng thời gian A 0,04 mV B 0,5 mV C mV D V 30 Một khung dây hình chữ nhật kích thước cm x cm đặt từ trường có cảm ứng từ B = 5.10-4 T Véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẵng khung góc 30 Từ thông qua khung dây A 1,5 10-7 Wb B 1,5.10-7 Wb C 3.10-7 Wb D 2.10-7 Wb 31 Một hình vuông cạnh cm, đặt từ trường có cảm ứng từ B = 4.10 -4 T Từ thông qua diện tích hình vuông 10 -6 Wb Góc hợp véc tơ cảm ứng từ véc tơ pháp tuyến hình vuông A α = 00 B α = 300 C α = 600 D α = 900 32 Một cuộn tự cảm có độ tự cảm 0,1 H, dòng điện biến thiên với tốc độ 200 A/s suất điện động tự cảm có giá trị A 10 V B 20 V C 100 V D 200 V 21 ... cho khung dây quay đến vị trí mà mặt phẵng khung dây vuông góc với đường sức từ Các lực từ tác dụng lên cạnh khung dây có điểm đặt trung điểm cạnh, có phương vuông góc với mặt phẵng chứa khung... pháp tuyến hình vuông Đặt nam châm thẳng gần khung dây kín ABCD hình vẽ Xác định chiều dòng điện cảm ứng xuất khung dây trường hợp: a) Đưa nam châm lại gần khung dây b) Kéo nam châm xa khung dây... 3.10-5Wb Muốn cho khung dây kín xuất suất điện động cảm ứng cách A làm thay đổi diện tích khung dây B đưa khung dây kín vào từ trường C làm cho từ thông qua khung dây biến thiên D quay khung dây quanh